DE1426423B2 - Gasturbinenstrahltriebwerk in Dreistrom- und Mehrwetlenbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasturbinenstrahltriebwerk in Dreistrom- und Mehrwellenbauart, umfassend hintereinander eine einen Nieder- und einen Hochdruckverdichter aufweisende Verdichtergruppe, eine Brennkammer, eine die Verdichtergruppe antreibende Turbinengruppe, mit unmittelbar stromab des Niederdruckverdichters abzweigendem, den Hochdruckverdichter, die Brennkammer und die Turbinengruppe überbrückendem Mantelstromkanal, wobei sich der Mantelstrom und der die Turbinengruppe verlassende Abgasstrom in einem stromab der Turbinengruppe angeordneten Mischer vereinigen und anschließend eine weitere Turbine beaufschlagen, die ein Gebläse antreibt.

Ein solches Gasturbinenstrahltriebwerk ist aus der DT-AS 1 151 985 bekannt. Dieses Triebwerk dient vor allem dazu, bei Senkrechtstart und -landung die für den Reiseflug konzipierte Schubleistung kurzzeitig um mindestens 100% zu erhöhen. Zu diesem Zweck ist stromab der Einmündung des Mantelstromkanals in den Hauptstromkanal eine zweite Brennkammer als Nachbrenner vorgesehen. Um den zeitweisen Einsatz des Nachbrenners mit einem vertretbaren thermodynamischen Wirkungsgrad zu ermöglichen, ist das eine Nutzleistungsturbine beaufschlagende Aggregat als Mantelstromtriebwerk ausgebildet. Der Nachbrenner erfordert nämlich einen der Masse nach ausreichenden Gasstrom von relativ niedriger Temperatur, damit in größerem Ausmaß sowie mit befriedigendem Wirkungsgrad Brennstoff in ihm verbrannt und damit eine entsprechende Schubsteigerung erzielt werden kann. Würde der Nachbrenner nur mit dem von einem Einstromtriebwerk als Gasgenerator gelieferten Gas versorgt werden, so wäre die Temperatur des dem Nachbrenner zuströmenden Gases relativ hoch, so daß nur eine entsprechend geringere Brennstoffmenge verbrannt werden könnte.

Die FR-PS 1 264 988 zeigt ebenfalls ein Gasturbinenstrahltriebwerk der Mantelstrombauart, das hintereinander eine einen Nieder- und einen Hochdruckverdichter umfassende Verdichtergruppe, eine Brennkammer, eine die Verdichtergruppe antreibende, aus einer Hoch- und einer Niederdruckturbine bestehende Turbinengruppe, einen Abgaskanal und außerdem einen hinter dem Niederdruckverdichter abzweigenden Mantelstrom aufweist, der unmittelbar stromauf der Niederdruckturbine in den die Turbinen verlassenden Abgasstrom einmündet. Bei diesem bekannten Triebwerk wird die vom Mantelstromkanal geführte Luft nur zum Teil der Niederdruckturbine zugeführt und zum Restiü teil über das die Niederdruckturbine umschließende Ende des Mantelstromkanals unmittelbar ins Freie ausgestoßen.

Ferner ist es aus der FR-PS 1 274 193 bekannt, bei einem Gasturbinenaggregat mittels einer Endturbine ein den Schub des Aggregats erhöhendes Gebläse anzutreiben, das in einem die Endturbine umgebenden Kanal läuft. Hierbei trägt die Endturbine das Gebläse in Blattspitzenbauart.

Es liegt die Aufgabe vor, ein Gasturbinenstrahltriebwerk der eingangs umrissenen Art hinsichtlich der Schubleistung zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die weitere Turbine eine triebwerkskoaxial angeordnete Heckturbine ist, die in Blattspitzenbauart das in einem weiteren Mantelstromkanal angeordnete Gebläse trägt, wobei der weitere Mantelstromkanal in einer Ebene stromab des Mischers beginnt.

Der durch die Erfindung gewährleistete Vorteil besteht gegenüber den bekannten Strahltriebwerken in einer Wirkungsgraderhöhung infolge einer vergrößerten mittleren Laufschaufelgeschwindigkeit der Heckturbine, die in Blattspitzenbauart das Gebläse trägt. Dies ist überraschend insofern, als der genannte Vorteil trotz Vergrößerung der Stirnfläche des Triebwerkes gegeben ist, welche Vergrößerung daher bewußt in Kauf genommen wird.

Natürlich ist die Vergleichsbasis für die Schubkraft nur gegeben, wenn man Triebwerke mit gleichen Kenndaten, wie Massendurchsatz, Gesamtverdichtung und Brennkammertemperatur voraussetzt. Bezüglich des aus der DT-AS 1 151 985 bekannten Triebwerks gilt natürlich, um die Vergleichsbasis einzuhalten, daß Nachverbrennung nicht vorliegt, wobei es dem Sinn dieser Druckschrift bereits widersprechen würde, den Nachbrenner wegzulassen, so daß die DT-AS 1 151 985 schon deswegen nichts im Hinblick auf die Erfindung nahelegen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert: Das Gasturbinenstrahltriebwerk 10 ist ein Triebwerk in Mantelstrombauweise. Es umfaßt einen Niederdruckverdichter 11, einen Hochdruckverdichter 12, eine Brennkammer 13, eine Hochdruckturbine 14, eine Niederdruckturbine 15 und einen Abgaskanal 16. Die Triebwerksabgase gelangen durch die Schubdüse 17 ins Freie.

Um den Hochdruckverdichter 12, die Brennkammer 13 und die Turbinen 14, 15 herum ist der Mantelstromkanal 20 angeordnet. Die vom Niederdruckverdichter 11 kommende Luft wird geteilt: ein Teil strömt durch den Hochdruckverdichter 12, die Brennkammer 13 und die Turbinen 14, 15, der Rest durch den Mantelstromkanal 20. Dieser mündet stromab der Turbinen 14,15 in den Abgaskanal 16, und zwar im Bereich eines Mischers 21. Im Abgaskanal 16 befindet sich stromab des Mischers 21 eine weitere Turbine 22. Diese ist als Heckturbine triebwerks koaxial angeordnet. Auf den Blattspitzen der Schaufeln der weiteren Tgrbine 22 sit-

zen die Schaufeln eines Gebläses 23, das in einem stromab des Mischers 21 ansetzenden zusätzlichen Mantelstromkanal 24 untergebracht ist. Eine Verkleidung 25 und die Außenwandung des Abgaskanals 16 begrenzen diesen zusätzlichen Mantelstromkanal 24.

Im Gegensatz zur Darstellung in der Figur kann die weitere Turbine 22 auch als Freilaufturbine ausgebildet sein.

Beim Betrieb strömen die mit der Mantelstromluft im Mischer 21 vermischten Abgase durch die Turbine 22 und die Schubdüse 17 ins Freie. Die Turbine 22 treibt das Gebläse 23 an, das Luft durch einen Einlaß 34 in den zusätzlichen Mantelstromkanal 24 ansaugt und diese durch das stromabwärtige Ende 35 des zusätzlichen Mantelstromkanals 24 abgibt. Die den zusätzlichen Mantelstromkanal 24 durchsetzende Luft vergrößert den Schub.

Der axiale Abstand zwischen der Niederdruckturbine 15 und der weiteren Turbine 22 kann gegenüber der Darstellung in der Zeichnung bedeutend verkleinert werden, wenn der Gesamtdruck der durch den Mantelstromkanal 20 strömenden Luft und der die Niederdruckturbine 15 verlassenden Gase im wesentlichen gleich sind. Der Abstand zwischen der Niederdruckturbine 15 und der weiteren Turbine 22 wird vom Mischer 21 bestimmt, dessen Länge maßgebend ist für die innige Vermischung der Abgase mit der durch den Mantelstromkanal 20 strömenden Luft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gasturbinenstrahltriebwerk in Dreistrom- und Mehrwellenbauart, umfassend hintereinander eine einen Nieder- und Hochdruckverdichter aufweisende Verdichtergruppe, eine Brennkammer, eine die Verdichtergruppe antreibende Turbinengruppe, mit unmittelbar stromab des Niederdruckverdichters abzweigendem, den Hochdruckverdichter, die Brennkammer und die Turbinengruppe überbrükkendem Mantelstromkanal, wobei sich der Mantelstrom und der die Turbinengruppe verlassende Abgasstrom in einem stromab der Turbinengruppe angeordneten Mischer vereinigen und anschließend eine weitere Turbine beaufschlagen, die ein Gebläse antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Turbine (22) eine triebwerkskoaxial angeordnete Heckturbine ist, die in Blattspitzenbauart das in einem weiteren Mantelstromkanal (24) angeordnete Gebläse (23) trägt, wobei der weitere Mantelstromkanal (24) in einer Ebene stromab des Mischers (21) beginnt.